甲醇作為內燃機燃料的研究

陳馳　古文秀　胡磊

摘要：甲醇是一種替代的，可再生的，環境和經濟上有吸引力的燃料;它被認為是傳統化石燃料最有利的燃料之一。本文通過描述甲醇從煤，天然氣，焦爐煤氣，氫氣，生物質等物質中的生產，介紹7甲醇作為可再生資源的潛力。最后總結了甲醇燃料的不足并提出7建議。

關鍵詞：甲醇 內燃機 燃料

1甲醇生產

近一個世紀以來，甲醇合成經歷了持續的改進。如今，甲醇作為替代燃料可以通過多種方式生產，例如，它可以由天然氣生物生產，或者可以從焦爐煤氣生產，通過超臨界甲醇連續生產生物柴油中閃蒸等。

其中，有許多合成技術，例如，低壓合成，直通設計和先進的重整技術的出現。如今，甲醇幾乎全部由合成氣生產，合成氣是一種主要由一氧化碳（CO）和氫組成的原料，用于大規模生產氫氣和工業中的各種有機產品。

2IC發動機上使用的甲醇燃料

甲醇是一種醇，是一種無色，中性，極性和易燃液體。它可與水，醇，酯和大多數其他有機溶劑混溶。它僅微溶于脂肪和油。與汽油相比，甲醇具有更高的辛烷值和更高的汽化熱值，使其成為具有更大功率輸出的高壓縮比發動機的合適候選者。這是因為較高的辛烷值可以顯著提高壓縮比，較高的熱蒸發值可以降低進入的燃料—空氣充量，提高容積效率并提高功率輸出。此外，酒精的自燃溫度高于汽油，這使得它們的運輸和儲存更安全。

甲醇本身就是一種極好的燃料，可以與汽油（85%甲醇和15%汽油）或純甲醇（100%甲醇）混合，但它的體積能量密度是汽油或柴油的一半。甲醇是一種運輸燃料，與氫氣，汽油相比具有許多顯著優勢，并且由于較大的汽化熱量而具有比汽油更好的燃料轉化效率，并且具有更好的耐爆性，使其成為小型渦輪增壓的最佳選擇，高功率密度，直接注入化學計量引擎。使用純甲醇（MIOO）作為燃料的發動機從工程應用的角度來看，甲醇是一種理想的替代，可再生，環保和經濟上有吸引力的燃料。 20世紀90年代，西南研究院提出了高壓縮比SI甲醇發動機方案，為高功率，高效甲醇發動機的發展提供了新思路。

張等人使用甲醇 汽油混合物作為燃料的發動機，甲醇燃料可與發動機中的汽油混合，可與汽油（85%甲醇和15%汽油）或其他百分比混合。開發了一種詳細的氧化機制，用于預測甲醇 汽油SI發動機的甲醛釋放量，CH，CH2 （S）和CH2 （T）自由基物種的影響和NO在機理中有研究。結果表明，采用噴射攪拌反應器實驗數據驗證了甲醇 汽油機理，提出的機理與實驗數據吻合，魏等人研究了甲醇，乙醛和甲醇的排放特性，以及它們在三缸SI發動機上使用汽油和M85（汽油 甲醇15：85）時的三元催化轉換器的轉換效率。結果表明，醛類排放成為臨界點的峰值，HCHO的臨界溫度高于CH3CHO。

Bayraktar研究了使用甲醇 柴油 十二烷醇混合物作為燃料發動機。甲醇燃料可與IC發動機中的柴油 十二烷醇混合。甲醇可以在IC發動機中單獨或與常規柴油燃料混合使用。可以通過不同方法消除柴油發動機中使用甲醇的問題。

在IC發動機中使用柴油 甲醇混合物是最簡單的方法。在這種情況下遇到的最重要的問題是相分離。通過向混合物中添加一些溶劑可以防止這個問題。通過向每種柴油 甲醇混合物中加入1%十二烷醇來防止相分離問題。結果表明，在不同的混合物中，從發動機性能的觀點來看，包含10%甲醇的混合物最適合用于IC發動機。

3總結

本文回顧了甲醇燃料作為內燃機的替代燃料的影響。總結了可以在內燃機上使用的幾種應用方法，例如甲醇/汽油，甲醇/柴油混合物。甲醇應用仍然是甲醇發動機設計和開發的一個重要課題，需要進一步改進：（1）從工程應用的角度來看，甲醇是一種理想的替代，可再生，環保和經濟上有吸引力的燃料。新甲醇儲存和運輸技術的發展在甲醇應用中起到了重要作用，特別是在汽車發動機的推廣和應用中; （2）開發高壓縮比甲醇發動機取代大功率，高效率的汽車發動機（如柴油機）具有重大的現實意義; （3）甲醇發動機燃燒與排放機理的研究是甲醇發動機發展的核心科學工程技術;（4）新型燃燒模式的發展，如均質充量壓縮點火（HCCI），預混合充量壓縮點火（PCCI）和反應性控制壓縮點火（RCCI）對甲醇發動機的發展起著重要作用。因此，未來的研究應著眼于這些領域，這不僅有助于解釋甲醇的燃燒和排放機制，而且對甲醇發動機的開發和應用有重要貢獻，以滿足市場需求。

參考文獻

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